Bab 2

NOTA KULIAH

E5163 - REKABENTUK LITAR BERSEPADU

BAB 2 : PROSES PEMBIKINAN LITAR BERSEPADUTerdapat 7 proses dalam pembikinan litar bersepadu iaitu:1. Tumbesaran Hablur 2. Penyediaan Wafer 3. Pengoksidaan 4. Pengedopan 5. Fotolitografi 6. Perlogaman 7. Punaran

Proses 1 : Tumbesaran Hablur Struktur hablur silicon Susunan atom dalam setiap unsur adalah berbeza antara satu sama lain. Bilangan atom, kedudukan relatif atom serta daya tarikan antara atom akan memberikan ciri-ciri bahan yang berbeza. Bahan separa pengalir seperti Silikon dan Germanium mempunyai susunan atom yang tetap. OIeh itu, ia dipanggil sebagai hablur (crystal). Hablur Silikon ditunjukkan dalam gambarajah 3-1 mempunyai susunan atom berbentuk berlian yang terdiri daripada 16 atom.

Struktur Atom bagi Semikonduktor Silikon dan Germanium

23

NOTA KULIAH


Jenis-jenis struktur hablur silicon Polihablur Hablur Tunggal terdiri dari banyak kawasan hablur tunggal digunakan untuk penghasilan MOSFET atom yang sangat keras dan padat tersusun secara seragam dan mempunyai ciri yang sama seperti:a) jalur tenaga ( Eg ) b) kebolehgerakan pembawa ( ) c) keberintangan bahan ( ) Amorfus atom-atom yang tidak mempunyai sebarang bentuk susunan bentuk tidak tetap atau tidak seragam

Amorfus

Polihablur

Hablur Tunggal

24

NOTA KULIAH


Penyediaan Silikon

Bahan Asas Pasir / SiO2 / Silika / Silika Dioksida

Penurunan Silikon SiO2 + C Si + CO2

Penulenan Silikon Si + 3HC1 SiHC13 + H2

Penghasilan Rod Polisilikon Ultra Tulen SiHC13 (g) + H2 Si (p) + 3HC1

Kadar ketulenan silikon yang terhasil ialah 99.9999999%.

25

NOTA KULIAH


Proses 2 : Penyediaan Wafer Dalam penyediaan wafer terdapat 2 kaedah untuk mendapatkan silicon dalam struktur hablur tunggal dari rod silicon dalam struktur polihablur iaitu :a) Kaedah Czochralski b) Kaedah Zon Terapung ( Floating Zone )

Kaedah Czochralski

Tumbesaran Hablur menggunakan Kaedah Czochralski

26

NOTA KULIAH


Kendalian Kaedah Czochralski a) Bekas kuartza diisi dengan silikon tulen yang telah dicampur dengan sejumlah bendasing terkawal (dopan) bagi tujuan menentukan penghasilan bahan separa pengalir jenis N dan jenis P. b) Campuran dalam bekas kuartza kemudiannya dipanaskan pada suhu 1415oC sehingga lebur. c) Hablur biji (crystal seed) atau hablur semaian kemudian dimasukkan ke dalam cecair silikon dan ditarik ke atas perlahan-lahan sambil dipusing setiap masa. d) Apabila silikon cair tersebut menyejuk, ia akan mengeras dan membentuk struktur hablur tunggal. e) Hasilnya ialah satu hablur tunggal silikon yang didopkan secara sekata. Ia di panggil sebagai BOULE (atau ingot selinder) dan panjangnya di antara 1 hingga 3 meter. f) Kebanyakan hablur Si adalah di tumbesarkan dengan menggunakan kaedah CZ. g) Kaedah ini mampu menghasilkan hablur tunggal yang panjang dan berdiameter antara 10 -20 mm. h) Walaubagaimanapun teknologi terkini menggunakan diameter yang lebih besar dimana jongkong yang berdiameter 100 mm ditumbuhkan sehingga 140 mm dengan nilai keberintangan bahan 0.01 hingga 50 -cm

27

NOTA KULIAH


Kaedah Zon Terapung ( Floating Zone )

Tumbesaran Hablur Tunggal Menggunakan Kaedah Zon Terapung

28

NOTA KULIAH


Kendalian Kaedah Zon Terapung a) Satu rod polisilikon dikepit di antara hujung atas dan hujung bawahnya bersentuhan dengan hablur semaian. b) Pemanas RF digunakan untuk memanas polisilikon supaya menjadi leburan hablur tunggal. c) Semasa pemanasan satu kawasan kecil yang berhampiran dengan pemanas akan menjadi lebur . d) Peringkat permulaan pemanas akan diletakkan pada hujung bawah rod yang bersentuhan dengan hablur semaian. e) Kemudian gelung pemanas akan dianjakkan ke atas secara perlahan-lahan ke atas untuk melebur kawasan rod polisilikon di bahagian atasnya. f) Apabila suhu pada kawasan leburan yang pertama tadi menjadi rendah leburan silikon akan mula memejal mengikut saiz hablur semaian. g) Pada akhir proses ini keseluruhan rod ini akan mempunyai struktur hablur tunggal yang sedia untuk digunakan untuk proses penghasilan Litar bersepadu seterusnya. h) Diameter jongkong silikon hablur tunggal yang dihasilkan melalui proses ini biasanya berukuran antara 50 hingga 150 mm. i) Hasil teknologi sekarang jongkong yang berdiameter 110mm boleh ditunbuhkan sehingga 140 mm. Nilai keberintangan bahan yang dihasilkan antara 10 200 -cm. Keberintangan yang tinggi ini sesuai untuk digunakan dalam penghasilan peranti-peranti kuasa seperti thyristor dan juga sensor.

29

NOTA KULIAH


PENYEDIAAN WAFER

Tumbesaran Hablur Tunggal

Mengisar diameter Jongkong

Membuat takukan di sepanjang jongkong

Menghasilkan hirisan wafer

Menggilap permukaan wafer

Wafer silicon yang sedia untuk pembikinan LB

Mengisar Diameter Jongkong - untuk mendapatkan diameter yang seragam - kisaran jongkong akan membentuk tepi wafer - punaran dilakukan untuk melicinkan lagi permukaan wafer Membuat Takukan Disepanjang Wafer - satu takukan dibuat sebagai satah penghalaan kekisi atom dalam wafer - takukan kedua dibuat untuk mengetahui jenis dopan - kod maklumat ditulis guna laser pada jongkong

30

NOTA KULIAH


Menghasilkan Hirisan Wafer - dalam bentuk kepingan wafer - bahagian wafer dipotong menggunakan gergaji bermata intan Menggilap Permukaan Wafer - kesan penggergajian wafer akan meninggalkan kecacatan hablur pada permukaannya dan bahan punar digunaankan untuk menghilangkan kesan ini - permukaan ini mesti benar-benar rata sehingga berupa cermin dan bersifat hidrofobik - wafer digilap melalui suatu proses mechanochemical - lapisan wafer setebal 1.5 hingga 2.0 mm boleh disingkatkan. Wafer silicon yang sedia untuk pembikinan Litar Bersepadu - wafer dibersihkan dan dibilas sehingga tiada air bilasan tertinggal diatas permukaan wafer - boleh dialihkan guna pensil vakum yang menggunakan prinsip Bernoulli yang tidak menyentuh wafer - wafer ini sedia untuk dijalankan proses-proses seterusnya dalam pembikinan LB

31

NOTA KULIAH


Proses 3 : Pengoksidaan Takrifan : a) proses kimia dimana silicon bertindakbalas dengan oksigen untuk menghasilkan lapisan oksida iaitu silicon dioksida b) suatu proses penubuhan satu lapisan silicon dioksida keatas permukaan substratum dengan menggunakan suhu yang tinggi. Tujuan : a) Untuk menghasilkan satu lapisan penebat oksida yang nipis diatas permukaan silicon Proses Umum : a) Lapisan penebat oksida ini akan menghalang bahan-bahan tercemar dan bertindak sebagai topeng bagi menghalang bendasing dari meresap ke dalam lapisan epitaksi. b) Selain daripada itu , sifat slikon dioksida yang mempunyai nilai dielektrik yang tinggi iaitu 3.5 F membolehkan ia digunakan untuk penghasilan kapasitor. c) Proses pengoksidaan boleh dipercepatkan dengan cara memanaskan wafer pada suhu 1000 C hingga 1300 C. d) Proses pengoksidaan perlu dijalankan dalam keadaan yang bersih untuk mencegah dari sebarang bahan tercemar. e) Keseluruhan proses pengoksidaan memakan masa selama beberapa jam bergantung kepada ketebalan dan kualiti lapisan oksida yang dikehendaki. f) Silikon boleh dioksida dengan dua cara iaitu tanpa air (oksida kering) dan dengan air (oksida basah). 2 kaedah pengoksidaan ialah: a) Pengoksiaan Kering b) Pengoksiaan Basah

32

NOTA KULIAH


Lapisan Oksida : a) Lapisan Oksida Tebal ( Field Oxide ) Digunakan untuk pemencilan transistor Mempengaruhi arus lds Kepantasan pensuisan

b) Lapisan Oksida Nipis ( Thin Oxide ) Digunakan untuk membentuk lapisan nipis oksida get

Fungsi lapisan oksida SiO2: Melindungi permukaan wafer secara fizikal dari calar Melindungi wafer dari tindakbalas kimia oleh bahan cemar Membantu dalam pemilihan kawasan punaran semasa fotolitografi membantu memencilkan satu komponen dari yang lain. Menjadi penebat semasa proses pengedopan Bertindak sebagai dielektrik pada permukaan wafer bagi mengelakkan litar pintas antara lapisa-lapisan perlogaman. Bertindak sebagai kompoen dielektrik dalam komponen-komponen seperti transistor MOS. Tujuannya adalah bagi mengaruhkan cas ke dalam terminal pintu (gate).

Faktor yang mempengaruhi ketebalan lapisan oksida Ketumpatan bendasing Suhu Masa tindakbalas

33

NOTA KULIAH


PROSES PENGOKSIDAAN BASAH

Percantuman wap basah dengan silicon bagi menghasilkan silicon oksida Gas oksigen disalurkan kedalam baling yang berisi air dengan oksigen dipanaskan sehingga takat didih Wap air dibebaskan dan memasuki relau pemanas yang memgandungi kepingan wafer silicon Tindak balas kimia yang berlaku semasa tindakbalas silicon dengan wap air ialah Si + 2H2O SiO2 + 2H2 Hasilnya satu lapisan penebat silicon dioksida terbentuk diatas permukaan wafer silicon. Proses ini memakan masa yang singkat tetapi oksida yang dihasilkan biasanya adalah tebal tetapi kurang bermutu berbanding dengan Oksida Kering.

34

NOTA KULIAH


PROSES PENGOKSIDAAN KERING

Kepingan-kepingan wafer disusun dalam tiub kuarza Gas oksigen kering disalurkan ke dalam tiub kuarza Wafer kemudiannya dipanaskan pada suhu 1100 C dengan kehadiran gas oksigen kering tersebut Gas oksigen kering tersebut akan diserapkan secara perlahan-lahan keatas permukaan wafer melalui tindak balas kimia berikut : Si + O2 SiO2

Hasilnya satu lapisan penebat silicon oksida terbentuk diatas permukaan wafer

Kelebihan : Oksida yang terhasil adalah berkualiti tinggi walaupun tumbesaran mengambil masa yang lama berbanding dengan kaedah Oksida Basah Oksida yang terhasil adalah bebas daripada kesan lubang jarum atau lompang air yang biasanya terjadi apabila oksida ditumbuhkan secara mendadak.

35

NOTA KULIAH


Oksida yang terhasil nipis tetapi tahan lama.

Ringkasan :

36

NOTA KULIAH


Proses 4 : Pengedopan 1. Adalah proses dimana atom-atom silikon dalam substratum silikon diganti dengan atom-atom dopan jenis n atau jenis p 2. Kaedah ini biasanya digunakan dalam pembuatan simpang p-n 3. Operasinya dimana bilangan penderma dan penerima yang sedia ada pada substratum diubah suai pada bahagian-bahagian tertentu supaya menjadi bahan jenis p atau jenis n 4. Dalam hal ini SiO 2 digunakan sebagai bahan penopengan kerana fotorintangan tidak dapat bertahan pada suhu yang tinggi dimana 1000 celsius hingga 1300 celsius. 5. Oleh itu kawasan yang tidak perlu diresapkan mestilah diliputi oleh SiO 2 dan kawasan yang terdedah kepda cahaya UV dipunarkan dan dibersihkan melalui proses punaran. 6. Dua kaedah pengedopan iaitu : Resapan Penanaman Ion

7. Dalam transistor dwikutub , proses ini akan membentuk kawasan-kawasan seperti tapak, pemungut dan pengeluar. 8. Manakala jenis transistor MOS , proses ini menghasilkan get , salir dan punca. Faktor-faktor untuk penambahan bahan jenis p atau n kepada wafer Ditambah atas @ bawah permukaan wafer Ketebalan lapisan ( atas permukaan wafer ) Kedalaman lapisan ( bawah permukaan wafer ) Kejituan nilai ketebalan/ kedalaman & ketumpatan yang diperlukan Suhu maksimum yang diperlukan Keupayaan kendalian sesuatu peralatan Kos peralatan

37

NOTA KULIAH


Kaedah Resapan 1. Proses resapan berlaku apabila gas dopan diresapkan ke dalam lapisan epitaksi melalui bukaan SiO 2 yang dibuat semasa proses fotolitografi untuk membentuk bahan jenis p atau jenis n 2. Bahan dopan yang digunakan terdiri daripada gas-gas seperti : Praendapan Sumber dopan dibekalkan ketika wafer dipanaskan antara 1000 - 1300 C. Dengan mengawal suhu dan masa mengikut jumlah dopan yang ditetapkan dopan-dopan dimasukkan (dikumpul di atas permukaan wafer) Bendasing akan terendap ke atas permukaan wafer sehingga mencapai satu takat tepu yang dipanggil takat kebolehlarutan pepejal. (jumlah maksimum atom bahan dopan yang boleh terendap dalam wafer) Gas fosferus, gas arsenik Gas boron Praendapan Pacu ke dalam

3. Terdapat dua (2) langkah dalam proses resapan iaitu :-

38

NOTA KULIAH


Pacu ke dalam Ketika proses ini dopan tidak dibekalkan lagi. Tujuan proses ini aadalah memacu dopan yang berada di permukaan substratum mengikut ke dalaman yang dikehendaki dengan mengawal masa dan suhu.

Jenis-jenis Resapan a) Resapan Pemencilan ( ISOLATION DIFFUSION ) Selepas Proses Fotoligrafi, bukaan-bukaan pada lapisan SiO 2 digunakan untuk Proses Resapan Pemencilan. Proses Resapan Pemencilan bertujuan untuk menghasilkan kawasan-kawasan pemisahan bagi komponen-komponen aktif atau pasif pada kepingan silikon.

Pemanasan kepingan wafer bersama dengan bendasing dalam relau (lihat rajah di atas) boleh digunakan. 39

NOTA KULIAH


Kawasan-kawasan pemencilan jenis-n akan dipisahkan oleh kawasan-kawasan dopan tinggi jenis-p (p+).

b) Resapan Tapak ( BASE DIFFUSION ) Satu lapisan perlindungan nipis Silikon Dioksida (SiO 2) yang baru disalutkan

Proses Fotolitografi dilakukan sekali lagi bagj membentuk bukaan-bukaan baru dalam kawasan-kawasan pemencilan jenis-n. Bendasing jenis-p (Boron) diresapkan ke dalam bukaan-bukaan baru ini.

c) Resapan Pengeluar (EMITTER DIFFUSION) Sekali lagi, satu lapisan perlindungan nipis Silikon Dioksida (SiO 2) yang baru disalutkan pada permukaan. Proses Fotolitografi dilakukan sekali lagi bagi membentuk bukaan-bukaan baru dalam kawasan-kawasan resapan jenis-p yang terbentuk semasa proses Resapan Tapak. Bendasing jenis-n (Fosforus) diresapkan ke dalam bukaan-bukaan baru ini. Maka struktur binaan terakhir selepas keseluruhan proses resapan adalah seperti berikut:

40

NOTA KULIAH


Kaedah Penanaman Ion a) Kaedah penanaman Ion diperkenalkan bagi mengatasi masalah kaedah resapan thermal yang tidak mampu untuk menghasilkan komponen yang semakin kecil dan padat. b) Ia merupakan kaedah memasukkan atau menanam dopan ke dalam hablur wafer dengan cara memecut ion-ion dopan yang mempunyai kelajuan tenaga kinetik yang tinggi pada ketumpatan ion yang terkawal. c) Kaedah ini dijalankan pada suhu bilik iaitu 28 Celsius d) Hasil daripada proses ini menghasilkan lapisan yang amat cetek dengan ketumpatan dopan yang amat tinggi. e) Dua parameter yang dikawal dengan tepat iaitu kedalaman kawasan yang terdop dan ketumpatan bahan dopan. f) Atom-atom dopan yang dibedil secara fizikal menembusi permukaan wafer dengan menggunakan medan elektrik tinggi yang membekalkan tenaga untuk ion-ion menusuk ke bawah permukaan wafer sehingga kedalaman antara 1 2 m. g) Selepas ion ditanam di bawah permukaan wafer, langkah pemanasan yang dikenali sebagai sepuhlindap dilakukan (suhu 200 500 , masa:15-30 CC min) . h) Tujuan pemanasan ini ialah untuk membaiki kerosakan pada struktur kekisi hablur akibat hentaman atom-atom dopan dan membolehkan penempatan atomatom dopan berada dalam ruang kekisi hablur (tujuan mendapat keseragaman bahan dopan yang lebih baik). i) Kedalaman kawasan terdop bergantung pada tenaga pemecutan dan kepekatan ion-ion dopan. Semakin tinggi tenaga, maka semakin dalam ion yang tertanam dalam wafer.

41

NOTA KULIAH


Magnet Pengasingan Jisim dari Pandangan Luar

Gambarajah Penanaman Ion

42

NOTA KULIAH


Kelebihan Kaedah Penanaman Ion Kejituan kedudukan dan ketumpatan dopan boleh dikawal pada tahap yang tepat. Ketebalan dopan yang sekata. Menggunakan suhu yang rendah iaitu pada suhu bilik. Atom dapat didop secara terus ke dalam permukaan wafer. Mengurangkan kerosakan hablur (crystal damage) oleh suhu tinggi.

Keburukan Kaedah Penanaman Ion Menyebabkan kecacatan pada kekisi hablur yang dihentam oleh atom-atom dopan Kos peralatan yang tinggi. Pengeluaran wafer yang terhad.

Pembezaan antara Kaedah Pengedopan jenis Penanaman Ion dengan Resapan

43

NOTA KULIAH


Proses 5 : Fotolitografi a) Proses ini untuk menentukan kawasan SiO2 yang akan dihakiskan atau dipunarkan b) Kaedah penyingkiran memilih lapisan oksida untuk menghasilkan bukaan melalui mana bendasing yang boleh diresapkan c) Tujuan proses ini adalah untuk membentuk bukaan-bukaan untuk resapan gas-gas bendasing semasa proses resapan supaya komponen aktif dan pasif dapat dibentuk pada lapisan pengedopan Topeng Foto

Topeng foto merupakan kepingan kaca yang mempunyai corak legap serta corak lutsinar pada permukaannya Corak legap bertindak sebagai menghalang sinar UV daripada menembusi topeng foto Corak lutsinar pula membenarkan sinar UV melalui topeng foto Bentuk saiz dan kedudukan setiap corak pada topeng foto adalah sangat tepat sebagaimana ukuran lapisan sebenar wafer yang diingini

44

NOTA KULIAH


Kawasan legap berukuran beberapa millimeter tebal dan bersalut dengan kromium yang membentuk corak tertentu pada sebelah permukaannya Proses memindahkan corak dari topeng foto ke atas kepingan wafer dikenali sebagai proses fotolitografi

Terdapat 2 jenis rintang foto :a) rintang foto positif ( + ve ) b) rintang foto negative ( - ve ) Sifat-sifat yang perlu ada pada rintang foto : Ia mesti melekat dengan sempurna pada permukaan substratum Ketebalan rintang mesti seragam pada keseluruhan permukaan substratum

Proses-proses yang terlibat semasa Proses Fotolitografi untuk satu topeng foto:-

45

NOTA KULIAH


RINTANG FOTO NEGATIF

46

NOTA KULIAH


RINTANG FOTO POSITIF

Perbezaan diantara Rintang Foto Positif dan Negatif RINTANG FOTO POSITIF Pepejal tukar kepada cecair Proses penukaran dipanggil sebagai fotosolubization Digunakan untuk menghasilkan pulau pada permukaan wafer RINTANG FOTO NEGATIF Cecair tukar kepada pepejal apabila terdedah kepada cahaya UV Proses struktur ini dipanggil polymerization Digunakan untuk menghasilkan bukaan hole pada permukaan wafer

47

NOTA KULIAH


Proses 6 : Perlogaman 1. Perlogaman merupakan satu proses untuk menghasilkan saling hubungan (interconnection) antara komponen-komponen di atas serpih atau cip. 2. Ia terbentuk melalui proses pengendapan ( deposition ) satu lapisan nipis logam aluminium pada keseluruhan permukaan wafer. Pengendapan dibuat melalui kaedah pemelowapan di dalam balang berbentuk loceng 3. Aluminium dipanaskan sehingga ia terpelowap, molekul gasnya terbentuk secara seragam di permukaan wafer dalam semua arah. 4. Topeng digunakan untuk mentakrifkan corak tertentu dan menghasilkan bukaan tingkap 5. Bagi menghasilkan bukaan, proses fotolitografi dan punaran dilakukan. 6. Selain daripada aluminium, logam-logam seperti titanium, platinum dan emas juga digunakan.

Ciri-ciri yang perlu ada untuk perlogaman LB ( selepas wafer dilogamkan ) Keberintangan yang rendah Mudah terbentuk Mudah dipunarkan untuk penjanaan corak Mudah melekat di atas permukaan seperti pengalir Tidak mencemarkan peranti pendawaian

48

NOTA KULIAH


Proses Perlogaman a) Endapan aluminium ke seluruh wafer b) Proses fotolitografi dilaksanakan untuk menghasilkan bukaan dalam lapisan alumninium c) Punaran aluminium keluar dari bahagian-bahagian yang tidak dikehendaki d) Pemanasan wafer untuk melekatkan aluminium kepada silicon dan lapisan oksida Jenis logam yang boleh digunakan untuk lapisan logam Aluminium Titanium Platinum Emas Kuprum Bahan bukan logam yang boleh digunakan untuk lapisan logam Polisilikon kawasan get transistor MOS Lima teknik perlogaman 1. Penyejatan terma 2. Penyejatan alur electron 3. Teknik percikan 4. Teknik pengendapan wap kimia 5. Pemplatan

49

NOTA KULIAH


1. Penyejatan Terma merupakan satu teknik yang menggunakan voltan yang tinggi mengalir terhadap logam yang tersangkut pada filament dimana logam yang tersangkut tersebut akan cair melalui filamen itu. terdapat juga pilihan yang lain dimana ianya menggunakan boat dimana kegunaannya untuk menyimpan bahan untuk disejatkan apabila aliran arus elektrik yang mencukupi melalui sumber bahan itu akan mencairkan bahan pada boat tersebut. boat diperbuat daripada bahan yang ketahanan haba atau kepanasannya tinggi seperti silica, quartz, poly Si atau SiC. Kegunaan bahan-bahan tersebut adalah untuk menahan kepanasan yang dihasilkan oleh aliran arus elektrik.

2. Penyejatan Alur Electron Teknik ini menggunakan tenaga electron yang tinggi untuk menembak pada kawasan yang dikehendakki. Sinaran electron ini adalah khusus yang ditetapkan untuk memecut pada elektrostatik yang saling bertindak pada arah tuju dan bahagian silang pada sinaran electron tersebut supaya boleh dikawal dengan tepat dan tangkas untuk mengimbas pada sasaran penyelewapan bahan adalah sangat jernih. Dalam keadaan ini, terdapat keburukan pada penembakkan logam yang menggunakan sinaran electron kerana ia akan menyebabkan kerosakkan pada permukaan substratum pada masa akan dating kerana pancaran ini adalah penghasilan daripada penggunaan sinaran X-Ray. Ianya boleh disingkirkan dengan menggunakan penyepuh lindap supaya kerosakan pada permukaan substratrum dapat dielakkan.

50

NOTA KULIAH


3. Teknik Percikan Semasa proses ini berlaku pada sumber bahan, bilik vacuum pastinya terdapat sekeping DISK pada vacuum dimana ia akan didedahkan bagi penembakan ion dan sumber tersebut kemudiannya akan berlanggaran sesama sendiri untuk melonggarkan atom-atom yang berada disekelilinginya 4. Teknik Pengendapan Wap Kimia Teknik ini ialah proses yang jarang digunakan kerana merbahaya. Chemical Vapor Deposition atau lebih dikenali sebagai CVD adalah proses yang mendedahkan substratum pada 1 atau lebih volatile dalam precursor dimana tindakbalas pada permukaan substratum akan menghasilkan endapan yang lebih baik tetapi kekerapan volatile akan terhasilnya produk dimana ianya dipindah menggunakan pengaliran gas melalui tindakbalas bilik secara tidak sengaja. 5. Pemplatan Terdapat dua jenis pemplatan tanpa elektrik iaitu:i. ii. autokatalisis tebal salutan melalui kaedah penurunan kimia salutan nipis melalui kaedah penggantian bukan autokatalisis

Kaedah Penurunan Kimia Logam penyalutan : Ni, Co, Cu Kebaikan utama dapat menyalutkan pelbagai bentuk permukaan dengan seragam

51

NOTA KULIAH


Perbezaan dengan pemplatan elektrik: proses perlahan memendekkan aloi sifat fizik salutan seperti kekerasan tanpa menggunakan arus elektrik tetapi menggunakan bahan penurunan sebagai ganti

Salutan yang memendekkan secara ini perlu bersifat autokatalisis untuk membolehkan berlangsungnya tindak balas selanjutnya

Kimia penurunan sekali-sekala memberi kesan kepada sifat kimia dan sifat fizik salutan

Antara agen penurunan yang lazim digunakan ialah:hipofosfit formaldenid hidrazin borohidrida boron amin sekunder

Kadar pemendekan yang rendah memerlukan suhu yang relative kerana lebih tinggi suhunya maka ia boleh mewujudkan ketidakstabilan larutan pemplatan perlu bahan penstabil.

Antara jenis-jenisnya ialah: yang dimendekkan bersama salutan sebatian organic penstabil mendakan

Berbanding dengan pemplatan elektrik, kandungan H lebih rendah

52

NOTA KULIAH


Proses 7 : Punaran Punar ( etch ) - ditakrifkan sebagai penyingkiran bahan - mengukir di atas logam dengan menggunakan asid Punaran ( etching ) - Menyingkirkan bahan-bahan lapisan seperti silicon oksida ( SiO2 ), silicon nitric (Si3N4) dan polisilikon yang tidak diperlukan di tempat tertentu diatas pemukaan wafer. Proses Punaran a. b. Dalam pembentukkan komponen-komponen wafer, bahan-bahan ini hanya diperlukan di tempat-tempat tertentu sahaja Sesuatu langkah punaran hanya mengyingkirkan 1 jenis bahan sahaja

Tujuan Punaran a. Untuk membuang kerosakkan permukaan semasa pemotongan wafer iaitu menggunakan asid hidroflorik untuk membuang kesan-kesan gerigi sekeliling wafer. b. c. Untuk membuang lapisan fotorintang pada permukaan oksida di dalam proses fotolitografi Membuang permukaan logam yang tidak dikehendakki dalam perlogaman untuk membuat sentuhan antara peranti-peranti.

53

NOTA KULIAH


Bahan-bahan Pemunar

BAHAN PEMUNAR ASID HIDROFLORIK / ASID NITRIK

LAPISAN DIPUNARKAN SiO2

ASID HIDROFLORIK

SILIKON NITRAT

ASID HIDROFLORIK / NITRIK / ASETIK

ALUMINIUM

ASID NITRIK + ASID HIDROFLORIK

POLIHABLUR SILIKON

ASID SULFURIK + ASETON + TRIKLOROETERINA

FOTO RINTANG

Keperluan Proses Punaran - Saiz pertumbuhan wafer = 400 mm - Saiz kesusutan bahagian muka kurang daripada 0.5 um a. b. c. d. e. f. Topeng filem digunakan untuk memindahkan corak rekabentuk litar secara tepat Pemilihan proses punaran yang tinggi Kemusnahan minimum Kurang pencemaran Selamat Berdaya maju dan ekonomik

Punaran terbahagi kepada 2 proses iaitu:-

54

NOTA KULIAH


a. b.

Punaran Basah ( Punaran Isotropi ) Punaran Kering ( Punaran Anisotropi )

PUNARAN BASAH - Punaran jenis ini menggunakan larutan kimia - Hanya larut atau hakiskan bahan sasaran sahaja - Kaedah ini terhad kepada saiz bukaan yang lebih besar dari 2 mikro meter - Dikenali sebagai under cutting ( berlaku kepada bahan dan persisiannya )

PUNARAN KERING

55

NOTA KULIAH


- Bertindak balas dengan gas nadir ( plasma ) - Kaedah ini berlaku pada bawah sasaran sahaja - 100 peratus saiz imej pada resist ( lapisan fotorintang ) - Saiz bukaan sama pada saiz imej pada lapisan fotorintang - Litar Bersepadu yang dihasilkan lebih kecil dari 2 mikro meter

Kelebihan Punaran Kering

56

NOTA KULIAH


a. b. c. d. e. f.

Kebarangkalian kejayaan proses anisotropi tinggi Dapat mengawal dan memberhentikan proses punaran dengan segera dan pantas Mengurangkan pembaziran pembuangan bahan toksid Tiada masalah perekatan pada bahan kalis foto. Kewujudan gelembung dapat dikurangkan Mengurangkan kos yang tinggi ke atas penggunaan bahan kimia yang tinggi.

Perbezaan Punaran Basah dan Punaran Kering

PUNARAN BASAH- Saiz permukaan lebih > 2 um - Punaran kebawah & persisian - Kesan undercutting - Gunakan larutan kimia

PUNARAN KERING- Saiz permukaan kurang < 2 um - Kearah bawah sahaja - 100 % saiz imej pada resist - Tiada kesan undercutting

Tiga keadaan atau hasil punaran

Keadaan Normal

Keadaan Over etch

Keadaan Resist Lifting

Punaran Kering : menggunakan plasma

57

NOTA KULIAH


Kebaikan 1. Had terima dalam mentakrifkan kedalaman dan dinding sisi adalah lebih baik. 2. Hasil penghakisan adalah lebih baik. 3. Kebarangkalian kejayaan proses adalah tinggi.

Keburukan 1. Proses punaran adalah lebih kompleks 2. Lebih mahal 3. Kadar punaran tidak seragam 4. tidak dapat menghasilkan kualiti punaran yang baik terutama untuk litografi submicron.

4. Dapat mengawal dan memberhentikan proses punaran dengan segera dan pantas.

5. Mengurangkan pembaziran pembuangan bahan toksid. 6. Tiada masalah perekatan pada bahan kalis foto. 7. Kewujudan gelembung dapat dikurangkan. 8. Mengurangkan kos yang tinggi keatas penggunaan bahan kimia yang tinggi. 9. Dapat mengatasi masalah pemotongan bawah (undercating) topeng yang menghasilkan saiz corak yang tidak sama dengan saiz topeng. 10. Tidak meggunakan asid yang merbahaya. 11. Tidak menyerang lapisan rintang foto yang bertindak sebagai topeng. Punaran Basah : Guna bahan kimia seperti asid

5. Penyambungan yang susah 6. Tiada peralatan yang sesuai untuk punaran ini.

58

NOTA KULIAH


Kebaikan 1. Lebih murah 2. Kadar punaran seragam dikenakan pada semua arah 3. Dapat mengasingkan peranti-peranti yang terdapat pada litar bersepadu.

Keburukan 1. Tahap hakisan sukar dikawal 2. Tidak dapat membentuk tingkap-tingkap mengikut saiz 3. Pemotongan bawah (undercating) topeng yang menghasilkan saiz corak yang tidak sama dengan saiz topeng 4. Asid fosforik turut juga memunar rintang foto

4. Dapat memfabrikasi peranti tertentu seperti transistor VMOSFET dan beberapa jenis sensor 5. Kecekapan tinggi 6. Kadar punaran yang laju

5. Punaran berlaku dalam semua arah 6. Masalah maklumat sekiranya ada bubble

59

Bab 2

Documents